在进行数字化工厂规划、建设、运营和完善的过程中，信息化和工业化彼此渗透并交织在一起。与此同时，数字世界和物理世界持续地前行，PDCA循环日益走向成熟并发挥重要的作用。按照制造工厂的数据流向及业务管理流程，设计数字化工厂的架构如下。

（1）设备资源及控制层
数字化工厂设备资源及控制层以硬件为主，包括传感器、仪器仪表、条码、机械以及其他的装置和设备，另外还有对设备进行控制，实现数据共享和信息传递的可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集与监视控制系统（SCADA）等，这一层是企业正常进行生产所需的物质保障。

（2）数据库层
该层的主要内容是设计、工艺、制造等方面的标准体系库。其中，每一类数据库都是由单独的基本数据库与知识库构成的。它在整个框架中处于第二层位置，为数字化工厂的建立和运行提供数据方面的保障，主要负责数据的统一、处理和存储等。

（3）管理层
该层由面向设计部门的产品数据管理（PDM）、面向工艺部门的工艺工装管理系统、面向生产部门的制造执行系统（MES）等构成，在整个框架中起到管理方面的作用。

（4）协同层
数字化工厂协同层由产品生命周期管理（PLM）、企业资源计划系统（ERP）、供应链管理系统（SCM）和客户关系管理系统（CRM）等构成，将这些系统充分地集成在一起，使其能够进行数据的交互，将其当作一个整体，利用互联网和外部进行沟通、交流，实现企业内部各个部门之间的协同以及产业链中不同企业之间的协同。